CN206293973U - 一种智能分界断路器控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种智能分界断路器控制系统由信号采集与调理模块、分界断路器控制电路、无线射频通信模块、远程通信与控制模块和驱动控制输出与执行模块组成，分界断路器控制电路分别与信号采集与调理模块、无线射频通信模块、远程通信与控制模块和驱动控制输出与执行模块作电信号连接。本控制系统由多个位于不同地点的台区组成的智能配电监控系统通过构建“双模”通信网络以确保对这些台区的分界断路器做到即时监控和分、合闸操作方式操作，这些分、合闸操作方式通过第一驱动控制电路或第二驱动控制电路或手动操作去实现，从而提高了线路过载能力，有利于电网的安全、稳定地运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及配电信息无线传输技术领域，特别涉及一种智能分界断路器控制系统。
背景技术
智能分界断路器的应用对于供配电系统的负荷监控以及电网的稳定运行起到了良好的作用，然而作为供配电部门来说，先进设备的采用并非是要限制客户的用电消费，而是为了在有限的电力资源的基础上通过适当的技术措施来保证设备的稳定、正常的运行。
随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，电力负荷增长迅猛，峰谷差不断拉大，负荷率下降，如果单纯依靠扩大投资规模增加装机容量来满足短暂的尖峰用电，不仅要投入巨大的电力建设资金，而且会因电力设备利用率的不断下降而导致供配电成本上升。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种智能分界断路器控制系统，由多个位于不同地点的台区组成的智能配电监控系统通过构建“双模”通信网络以确保对这些台区的分界断路器做到即时监控和分、合闸操作方式操作，这些分、合闸操作方式通过第一驱动控制电路、第二驱动控制电路和手动操作去实现，从而提高了线路过载能力，有利于电网的安全、稳定地运行。同时，本控制系统具有谐波自我识别技术，能实现真正的无谐波污染的电网环境。
本实用新型所提出的技术解决方案是这样的：
一种智能分界断路器控制系统，所述智能分界断路器控制系统由信号采集与调理模块、分界断路器控制电路、无线射频通信模块、远程通信与控制模块和驱动控制输出与执行模块组成，所述分界断路器控制电路分别与信号采集与调理模块、无线射频通信模块、远程通信与控制模块和驱动控制输出与执行模块作电信号连接。
所述信号采集与调理模块包括三相交流电压信号采集1、三相交流电流信号采集2、剩余电流信号采集3、第一信号调理4、第一信号调理谐波分析5、第二信号调理谐波分析6、第二信号调理7、第三信号调理8，所述三相交流电压信号采集1输入端与外接的三相交流电压Un连接，三相交流电压信号采集1输出端分别与第一信号调理4输入端和第一信号调理谐波分析5输入端连接，第一信号调理4对信号作交直流转换与调理后输入至16位单片机9的A/D转换端口，第一调理信号谐波分析5对信号作交直流转换与谐波分析后输入至16位单片机9的A/D转换端口，所述三相交流电流信号采集2输入端与外接的三相交流电流In连接，三相交流电流信号采集2输出端分别与第二信号调理谐波分析6输入端和第二信号调理7输入端连接，第二信号调理谐波分析6对信号作交直流转换与谐波分析后输入至16位单片机9的A/D转换端口，第二信号调理7对信号作交直流转换与调理后输入至16位单片机9的A/D转换端口，所述剩余电流信号采集3输入端与外接的剩余电流IΔ连接，剩余电流信号采集（3）输出端与第三信号调理（8）输入端连接，剩余电流信号采集3对信号作交直流转换与调理后输入至16位单片机9的A/D转换端口。
所述分界断路器控制电路包括16位单片机9、第一MCU10、第一USART端口11、第一RS485总线接口12、液晶显示器13、USB端口14、第一驱动控制电路15和三相电源供电模块16，第一USART端口11与16位单片机9双向连接，第一USART端口11与第一RS485总线接口12双向连接，16位单片机9输出端与液晶显示器（13）相连接，USB端口（14）与16位单片机（9）双向连接，第一MCU（10）与16位单片机（9）双向连接，第一MCU10与第一驱动控制电路15双向连接，三相电源供电模块16与16位单片机9交流电源输入端连接。
所述无线射频通信模块包括第二RS485总线接口17、第二USART端口18、第二MCU19、射频模块20和中继放大器21，所述第二RS485总线接口17与分界断路器控制电路的第一RS485总线接口12双向连接，第二RS485总线接口17与第二USART端口18双向连接，第二USART端口18与第二MCU19双向连接，第二MCU19与射频模块20双向连接，射频模块20与中继放大器21双向连接。
所述远程通信与控制模块包括第三MCU22、远程通信模块23和第二驱动控制电路24，所述第三MCU22与分界断路器控制电路的USB端口14双向连接，第三MCU22与远程通信模块23双向连接，第三MCU22与第二驱动控制电路24双向连接。
所述驱动控制输出与执行模块包括继电器或功能控制模块25、手动与自控转换模块26、分界断路器27和手控指令28，所述继电器或功能控制模块25与分界断路器控制电路的第一驱动控制电路15双向连接，继电器或功能控制模块25与远程通信与控制模块的第二驱动控制电路24双向连接，手动与自控转换模块26分别与继电器或功能控制模块25和分界断路器27双向连接，手动与自控转换模块26输入端与手控指令28连接。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
（1）本实用新型提供了在不同地点的分界断路器之间的无线自组网传输，它可以通过设在各个智能分界断路器内的中继放大器进行，这样能保证传输的距离更远。
（2）本智能分界断路器控制系统的16位单片机控制系统与台区的监控中心是采用双模通信方式联系。当远程的通信网络可以覆盖本台区时，采用远程通信方式联系；当远程的通信网络不能覆盖本台区时，就采用无线射频通信方式联系。
（3）本智能分界断路器控制系统具有三通道控制功能：控制系统内的驱动控制输出与执行模块中的继电器或功能控制模块可以执行16位单片机的分、合闸指令，在16位单片机系统出现故障不能发出分、合闸指令时也可以通过执行远程通信与控制模块发出的分、合闸指令；而“手控”与“自控”转换模块则可由本系统的操作人员进行手动转换以便决定该分、合闸指令是采取“自控”执行方式还是“手控”执行方式。
（4）本控制系统采用基于高速采集和离散的傅立叶变换为主的算法，将非正弦的电压、电流信号经过信号采集与调理模块进入16位单片机，通过高速A/D变换为离散的数字信号，再经过离散的傅立叶变换可以计算出1次至64次的谐波分量。在本系统中根据实际需要仅显示1次到10次的电压与电流的谐波分量（波幅和相位）。本系统通过上述的谐波自我识别技术，能有针对性地进行电能谐波治理，实现真正的无谐波污染的电网环境。
（5）本实用新型采用由多个安装在不同地点的智能分界断路器控制系统终端组成的基于无线传输自组网和无线远程控制这样一种双模控制方式的智能配电监控系统在确保现有电网供电能力以满足用户用电需求的条件下，可以适合减少变压器备用容量和提高线路过载能力，有利于电网的安全、稳定地运行，从而，能构建一个满足电力生产管理服务需求的配电专用智能化台区管理系统，即智能供电系统，进而实现电力系统智能化。
附图说明
图1是本实用新型一个实施例的一种智能分界断路器控制系统的电原理结构示意图。
具体实施方式
通过下面实施例对本实用新型作进一步详细阐述。
参见图1所示，一种智能分界断路器控制系统由信号采集与调理模块、分界断路器控制电路、无线射频通信模块、远程通信与控制模块和驱动控制输出与执行模块组成，所述分界断路器控制电路分别与信号采集与调理模块、无线射频通信模块、远程通信与控制模块和驱动控制输出与执行模块作电信号连接。
所述信号采集与调理模块包括三相交流电压信号采集1、三相交流电流信号采集2、剩余电流信号采集3、第一信号调理4、第一信号调理谐波分析5、第二信号调理谐波分析6、第二信号调理7、第三信号调理8，所述三相交流电压信号采集1输入端与外接的三相交流电压Un连接，三相交流电压信号采集1输出端分别与第一信号调理4输入端和第一信号调理谐波分析5输入端连接，第一信号调理4对信号作交直流转换与调理后输入至16位单片机9的A/D转换端口，第一调理信号谐波分析5对信号作交直流转换与谐波分析后输入至16位单片机9的A/D转换端口，所述三相交流电流信号采集2输入端与外接的三相交流电流In连接，三相交流电流信号采集2输出端分别与第二信号调理谐波分析6输入端和第二信号调理7输入端连接，第二信号调理谐波分析6对信号作交直流转换与谐波分析后输入至16位单片机9的A/D转换端口，第二信号调理7对信号作交直流转换与调理后输入至16位单片机9的A/D转换端口，所述剩余电流信号采集3输入端与外接的剩余电流IΔ连接，剩余电流信号采集（3）输出端与第三信号调理（8）输入端连接，剩余电流信号采集3对信号作交直流转换与调理后输入至16位单片机9的A/D转换端口。
所述分界断路器控制电路包括16位单片机9、第一MCU10、第一USART端口11、第一RS485总线接口12、液晶显示器13、USB端口14、第一驱动控制电路15和三相电源供电模块16，第一USART端口11与16位单片机9双向连接，第一USART端口11与第一RS485总线接口12双向连接，16位单片机9输出端与液晶显示器（13）相连接，USB端口（14）与16位单片机（9）双向连接，第一MCU（10）与16位单片机（9）双向连接，第一MCU10与第一驱动控制电路15双向连接，三相电源供电模块16与16位单片机9交流电源输入端连接。
所述无线射频通信模块包括第二RS485总线接口17、第二USART端口18、第二MCU19、射频模块20和中继放大器21，所述第二RS485总线接口17与分界断路器控制电路的第一RS485总线接口12双向连接，第二RS485总线接口17与第二USART端口18双向连接，第二USART端口18与第二MCU19双向连接，第二MCU19与射频模块20双向连接，射频模块20与中继放大器21双向连接。
所述远程通信与控制模块包括第三MCU22、远程通信模块23和第二驱动控制电路24，所述第三MCU22与分界断路器控制电路的USB端口14双向连接，第三MCU22与远程通信模块23双向连接，第三MCU22与第二驱动控制电路24双向连接。
所述驱动控制输出与执行模块包括继电器或功能控制模块25、手动与自控转换模块26、分界断路器27和手控指令28，所述继电器或功能控制模块25与分界断路器控制电路的第一驱动控制电路15双向连接，继电器或功能控制模块25与远程通信与控制模块的第二驱动控制电路24双向连接，手动与自控转换模块26分别与继电器或功能控制模块25和分界断路器27双向连接，手动与自控转换模块26输入端与手控指令28连接。
本智能分界断路器控制系统与台区的监控中心采用双模通信方式联系。当远程的通信网络可以覆盖本台区时，采用远程通信方式联系；当远程的通信网络不能覆盖本台区时，则采用无线射频通信方式联系。
远程通信方式是由16位单片机9通过USB端口14与远程通信与控制模块的第三MCU22连接，以便与台区监控中心进行信息的双向传送。若16位单片机9出现故障而不能执行台区监控中心的分、合闸指令，则远程通信与控制模块的第三MCU22将接收不到16位单片机9的确认信号，此时第三MCU22可以通过第二驱动控制电路24直接向继电器或功能转换模块25发送分、合闸指令，对分界断路器27执行分、合闸操作。
无线射频通信方式是由16位单片机9和第一USART端口11通过第一RS485总线接口12与无线射频通信模块的第二RS485总线接口17连接并与台区监控中心进行信息的双向传送。
驱动控制输出与执行模块中的继电器或功能控制模块25可以执行16位单片机9的分、合闸指令，在16位单片机9出现故障不能发出分、合闸指令时也可以通过执行远程通信与控制模块的分、合闸指令；而“手控”与“自控”转换模块26则可由本系统的操作人员进行手动转换以便决定这个分、合闸指令是采用“自控”执行方式还是“手控”执行方式。
所述的16位单片机9控制着本台区的智能分界断路器控制系统的全部运行功能。它将全部信号包括三相交流电压、三相交流电流、剩余电流以及电压电流的谐波分量的检测结果输出至液晶显示器13显示。通过无线射频通信模块和远程通信与控制模块与台区监控中心进行双向通信并可根据台区监控中心的指令通过第一驱动控制电路15或第二驱动控制电路24执行分界断路器27的分、合闸动作。
Claims (5)
1.一种智能分界断路器控制系统，其特征在于：所述智能分界断路器控制系统由信号采集与调理模块、分界断路器控制电路、无线射频通信模块、远程通信与控制模块和驱动控制输出与执行模块组成，所述分界断路器控制电路分别与信号采集与调理模块、无线射频通信模块、远程通信与控制模块和驱动控制输出与执行模块作电信号连接；所述分界断路器控制电路包括16位单片机（9）、第一MCU（10）、第一USART端口（11）、第一RS485总线接口（12）、液晶显示器（13）、USB端口（14）、第一驱动控制电路（15）和三相电源供电模块（16），第一USART端口（11）与16位单片机（9）双向连接，第一USART端口（11）与第一RS485总线接口（12）双向连接，16位单片机（9）输出端与液晶显示器（13）相连接，USB端口（14）与16位单片机（9）双向连接，第一MCU（10）与16位单片机（9）双向连接，第一MCU（10）与第一驱动控制电路（15）双向连接，三相电源供电模块（16）与16位单片机（9）交流电源输入端连接。
2.根据权利要求1所述的智能分界断路器控制系统，其特征在于：所述信号采集与调理模块包括三相交流电压信号采集（1）、三相交流电流信号采集（2）、剩余电流信号采集（3）、第一信号调理（4）、第一信号调理谐波分析（5）、第二信号调理谐波分析（6）、第二信号调理（7）、第三信号调理（8），所述三相交流电压信号采集（1）输入端与外接的三相交流电压Un连接，三相交流电压信号采集（1）输出端分别与第一信号调理（4）输入端和第一信号调理谐波分析（5）输入端连接，第一信号调理（4）对信号作交直流转换与调理后输入至16位单片机（9）的A/D转换端口，第一调理信号谐波分析（5）对信号作交直流转换与谐波分析后输入至16位单片机（9）的A/D转换端口，所述三相交流电流信号采集（2）输入端与外接的三相交流电流In连接，三相交流电流信号采集（2）输出端分别与第二信号调理谐波分析（6）输入端和第二信号调理（7）输入端连接，第二信号调理谐波分析（6）对信号作交直流转换与谐波分析后输入至16位单片机（9）的A/D转换端口，第二信号调理（7）对信号作交直流转换与调理后输入至16位单片机（9）的A/D转换端口，所述剩余电流信号采集（3）输入端与外接的剩余电流IΔ连接，剩余电流信号采集（3）输出端与第三信号调理（8）输入端连接，剩余电流信号采集（3）对信号作交直流转换与调理后输入至16位单片机（9）的A/D转换端口。
3.根据权利要求1所述的智能分界断路器控制系统，其特征在于：所述无线射频通信模块包括第二RS485总线接口（17）、第二USART端口（18）、第二MCU（19）、射频模块（20）和中继放大器（21），所述第二RS485总线接口（17）与分界断路器控制电路的第一RS485总线接口（12）双向连接，第二RS485总线接口（17）与第二USART端口（18）双向连接，第二USART端口（18）与第二MCU（19）双向连接，第二MCU（19）与射频模块（20）双向连接，射频模块（20）与中继放大器（21）双向连接。
4.根据权利要求1所述的智能分界断路器控制系统，其特征在于：所述远程通信与控制模块包括第三MCU（22）、远程通信模块（23）和第二驱动控制电路（24），所述第三MCU（22）与分界断路器控制电路的USB端口（14）双向连接，第三MCU（22）与远程通信模块（23）双向连接，第三MCU（22）与第二驱动控制电路（24）双向连接。
5.根据权利要求1所述的智能分界断路器控制系统，其特征在于：所述驱动控制输出与执行模块包括继电器或功能控制模块（25）、手动与自控转换模块（26）、分界断路器（27）和手控指令（28），所述继电器或功能控制模块（25）与分界断路器控制电路的第一驱动控制电路（15）双向连接，继电器或功能控制模块（25）与远程通信与控制模块的第二驱动控制电路（24）双向连接，手动与自控转换模块（26）分别与继电器或功能控制模块（25）和分界断路器（27）双向连接，手动与自控转换模块（26）输入端与手控指令（28）连接。
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|---|---|---|---|
| CN201621216622.9U CN206293973U (zh) | 2016-11-11 | 2016-11-11 | 一种智能分界断路器控制系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN106451787A (zh) * | 2016-11-11 | 2017-02-22 | 广东佛电电器有限公司 | 一种智能分界断路器控制系统 |
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- 2016-11-11 CN CN201621216622.9U patent/CN206293973U/zh active Active
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